[0001] 本发明涉及蜂窝式过滤器，其用于捕集和除去包含在例如内燃机、锅炉等的废气中的粒子状物质等。

[0002] 近年来，考虑对环境的影响，从废气中除去包含在内燃机或锅炉等燃烧装置的废气中的粒子状物质的必要性提高。特别是有关除去从柴油机排出的石墨微粒等粒子状物质(以下称为PM)的标准，在欧美和日本国内都不断在强化。作为用于除去PM等的捕集过滤器，使用被称为DPF(Diesel Particulate Filter-柴油机微粒过滤器)的蜂窝结构体。蜂窝结构体被容纳在设置于燃烧装置的排气通路中的壳体内。蜂窝结构体具有在其长度方向延伸并且被隔壁分隔开的多个小室。在相邻的一对小室中，一方的小室的开口端和位于该开口端的相反侧的另一方的小室的开口端被密封体密封起来。多个密封体呈网纹状配置在蜂窝结构体的各端面(流入口侧端面和流出口侧端面)。废气在蜂窝结构体的流入口侧端面流入开放的小室中，通过多孔质的隔壁后，在流出口侧端面从开放的相邻的小室排出。例如，从柴油机排出的PM由作为过滤器而发挥功能的隔壁捕集，从而堆积在隔壁上。堆积在隔壁上的PM通过燃烧器或加热器等加热装置或者通过废气的热量燃烧而除去。

[0003] 日本特开平1-258715公开了现有的蜂窝式过滤器，该现有的蜂窝式过滤器一体地具有蜂窝状成形体以及对蜂窝状成形体的预定的小室的端部进行密封的密封体。该蜂窝状成形体由Al元素、B元素以及Fe元素的合计含量为1重量％以下、并且游离碳的含量为5重量％以下的多孔质碳化硅烧结体形成。密封体由Al元素、B元素以及Fe元素的合计含量比形成上述蜂窝状成形体的多孔质碳化硅烧结体中Al元素、B元素以及Fe元素的合计含量少、且游离碳的含量为5重量％以下的多孔质碳化硅烧结体形成。

[0004] 此处，形成蜂窝式过滤器和密封体的多孔质碳化硅烧结体中所含有的Al元素、B元素、Fe元素以及游离碳等杂质元素在烧制后也原样残留，在烧制成形体时促进碳化硅粒子的成长。上述各元素具有如下性质：通过附着在形成成形体的粒子的表面上，或者在烧制成形体的过程中熔融而埋入粒子间的空隙中，从而提高所得到的烧结体的耐热性和强度。

[0005] 在由组成不同的材料形成蜂窝状成形体和密封体的情况下，在蜂窝状成形体与密封体之间，有时热膨胀系数不同。在此情况下，由PM燃烧时的热冲击引起的应力就容易集中在蜂窝状成形体与密封体的边界，与蜂窝状成形体相比，在密封体中产生裂纹的可能性更高。其原因是采用了这样的密封体：该密封体中给成形体的耐热性和强度带来影响的杂质元素(Al元素、B元素、Fe元素、游离碳等)的合计含量比蜂窝状成形体中的少。加之，在通过废气的加热进行PM的燃烧时可能产生的密封体自身的过度热膨胀也成为使该密封体中产生裂纹的主要原因。若在密封体中产生裂纹，没有被充分净化的废气就会从该裂纹泄漏，从而产生过滤器性能的降低，即废气的净化效率的降低。

[0006] 本发明的目的在于提供可以抑制在密封体中产生裂纹的蜂窝式过滤器。

[0007] 为了达到上述目的，本发明的蜂窝式过滤器具备：具有由隔壁分隔开的多个小室的至少一个柱状的蜂窝结构体；以及密封体，其对上述多个小室中的多个第1小室的上游开口和多个第2小室下游开口进行密封，其要旨在于，与形成上述蜂窝结构体的材料相比，形成各密封体的材料中Al元素、Fe元素、B元素、Si元素以及游离碳的合计含量更多。

[0008] 通常，在PM燃烧时，在过滤器内部产生的热冲击的应力容易集中在密封体与隔壁的接触面即边界。该应力集中容易在密封体与隔壁的边界、特别是在密封体的表面上引起裂纹。该裂纹就成为密封体与隔壁之间的间隙，使废气的净化效率降低。通常，比起隔壁的厚度，密封体的厚度更大，因此，密封体的热容量就比隔壁的热容量大。因此，若用同一材料构成隔壁和密封体时，相对于隔壁，密封体的热膨胀更大，进而，由于在密封体的内部产生的过度的热应力，沿着该密封体的表面就容易产生裂纹。

[0009] 因此，在本发明中，与形成蜂窝结构体的材料相比，使形成密封体的材料中含有更多的杂质元素(例如，Al元素、Fe元素、B元素、Si元素以及游离碳)。这样的杂质元素介于形成蜂窝结构体或密封体的粒子间，在烧制过程中容易液相化和结合。因此，该杂质元素在烧制过滤器成形体以得到期望的蜂窝式过滤器的过程中，在上述粒子间，使粒子之间结合起来。进而，该杂质元素在形成蜂窝结构体或密封体的粒子间容易地液相化，关于在各粒子间存在的微小的空隙，或在烧制过滤器成形体的过程中伴随在密封体的内部产生的热应力而形成的新的空隙，也有可能将其埋入。如上所述，在本发明中，由于在形成密封体的材料中，含有比蜂窝结构体多的杂质元素，所以与蜂窝结构体相比，上述杂质元素的作用效果可以在密封体中充分发挥。从而，根据本发明，由于形成密封体的粒子之间通过液相化后的杂质元素牢固地接合起来，因此，可以充分地实现密封体的耐热性和强度的提高。由此，在PM燃烧时的热冲击时的应力集中在密封体与隔壁的边界的情况下，以及在密封体过度热膨胀的情况下，都可以抑制在该密封体中产生裂纹、特别是沿边界部分的裂纹。

[0010] 优选各密封体具有与关联的小室的开口邻接的第1端面以及位于所述第1端面的相反侧的第2端面，并且第2端面形成为，从第1端面到第2端面的长度在与上述小室的轴线正交的方向上不均等。根据这样的结构，与从小室的第1端面到第2端面的长度均等的密封体相比，即，与第1和第2端面平坦的密封体相比，就可以得到这样的密封体：其可以容易地减小由上述热冲击引起的应力以及PM燃烧时的热膨胀。从而，可以有效地抑制在密封体中产生裂纹。

[0011] 优选各密封体具有与关联的小室的开口邻接的第1端面以及位于所述第1端面的相反侧的第2端面，上述第2端面在与上述小室的中心轴线对应的中央位置具有凹部。根据该结构，在PM燃烧时，在蜂窝式过滤器的内部产生热冲击时的应力集中在设置于密封体的第2端面的凹部的中央，其结果是，相对于密封体与隔壁的边界的应力集中减小。当以在密封体与隔壁的边界附近的应力集中为起因产生裂纹时，该裂纹显著成长，甚至有可能损害作为密封体的功能。但是，在该结构中，由于使应力集中在密封体的中央部分，所以不易产生裂纹，即使产生裂纹，由于难以成长，所以可以长时间保持作为密封体的功能。

[0012] 优选各密封体在比上述凹部更靠外侧的位置，以1°～50°的接触角与上述隔壁接触。根据该结构，既减小在密封体与隔壁的边界产生的应力，又使其适当地集中在密封体的中央部分，可以最佳地维持作为密封体的功能。

[0013] 优选上述密封体具有与关联的小室的开口邻接的第1端面以及位于所述第1端面的相反侧的第2端面，上述第2端面在与上述小室的中心轴线的中央位置具有凸部。根据该结构，在PM燃烧时的密封体的热膨胀集中在设置于密封体的第2端面的凸部的中央，其结果是，密封体与隔壁的边界处的热膨胀减小。当以在密封体与隔壁的边界附近的过度的热膨胀为起因产生裂纹时，该裂纹显著成长，甚至有可能损害作为密封体的功能。但是，在该结构中，由于使热膨胀集中在密封体的中央部分，因此，不易产生裂纹，即使产生裂纹，由于其很难成长，因此，可以长时间保持作为密封体的功能。

[0014] 优选各密封体在比上述凸部更靠外侧的位置，以91°～179°的接触角与上述隔壁接触。根据该结构，既可减小在密封体与隔壁的边界产生的热膨胀，又使其适当地集中在密封体的中央部分，可以最佳地维持作为密封体的功能。

[0015] 优选上述密封体的从上述第1端面到上述第2端面的长度因距上述小室的轴线的距离而不同，从上述第1端面到上述第2端面的长度的最大值与最小值的差是上述隔壁的厚度的15倍以下，更优选为10倍以下。根据该结构，由于密封体的第2端面的表面形状在应当认定为缺陷尺寸的范围以外，因此，相对于密封体的表面部分，就不会集中过度的应力，可以适当地缓和应力。从而，在密封体的表面部分几乎不会产生裂纹。

[0016] 优选上述蜂窝结构体利用从由堇青石、磷酸锆、钛酸铝、碳化硅以及金属硅-碳化硅复合体构成的组中选出的至少一种材料形成。由于堇青石、磷酸锆、钛酸铝、碳化硅以及金属硅-碳化硅复合体的热膨胀率低，因此，通过将从由它们构成的组中选出的一种材料或者将这些材料的2种以上混合后的复合材料用作蜂窝结构体的构成材料，可得到耐热冲击性优异的蜂窝式过滤器。此外，在这些材料中，将磷酸锆、钛酸铝以及碳化硅中的至少一种用作蜂窝结构体的构成材料的情况下，由于熔点变高，所以可得到耐热性优异的蜂窝式过滤器。

[0017] 优选在上述隔壁的至少一部分上担载有催化剂。根据该结构，被隔壁的表面和内部捕集的PM通过该催化剂的作用容易地燃烧和除去。

[0018] 优选上述蜂窝结构体利用接合材料将多个蜂窝部件捆束而成，该蜂窝部件具有：外周壁；设置在上述外周壁的内侧的隔壁；以及被上述隔壁分隔开而成为流体的流路的多个小室。根据该结构，与由一个蜂窝部件形成的其它的蜂窝结构体相比，通过将多个蜂窝部件捆束起来形成蜂窝结构体，从而例如在过滤器内部，由PM燃烧产生的热冲击在各部件之间减小。因此，可以尽可能地抑制在蜂窝结构体中产生裂纹。

[0019] 优选在上述蜂窝结构体的外周设置有涂敷层。根据该结构，可以抑制蜂窝式过滤器的位置偏移。附图说明

[0020] 图1是废气净化装置的示意图。

[0021] 图2是蜂窝式过滤器的一个端面的平面图。

[0022] 图3是蜂窝部件的立体图。

[0023] 图4是本发明的第1实施方式的蜂窝式过滤器的截面图。

[0024] 图5是图4的蜂窝式过滤器的密封体的局部放大截面图。

[0025] 图6是图5的密封体的截面图。

[0026] 图7的(a)～(d)是其它例的密封体的截面图。

[0027] 图8的(a)、(b)分别是密封体形成装置的示意截面图、局部放大图。

[0028] 图9是本发明的第2实施方式的蜂窝式过滤器的截面图。

[0029] 图10是图9的蜂窝式过滤器的密封体的局部放大截面图。

[0030] 图11是图10的密封体的截面图。

[0031] 图12的(a)～(d)是其它例的密封体的截面图。

[0032] 图13是用于说明图10的密封体的形成的图。

[0033] 以下，对在车辆的废气净化装置中应用的本发明的实施方式的蜂窝式过滤器进行说明。首先，对废气净化装置概略地进行说明。废气净化装置例如是只通过废气的热量来燃烧被捕集的PM以将其除去的自然点火方式。本发明的蜂窝式过滤器也可以应用在其它方式的废气净化装置中。

[0034] 如图1所示，废气净化装置10例如是用于净化从柴油机11排出的废气的装置。柴油机11具有未图示的多个气缸。由金属材料制成的排气岐管12的分支部13分别连接到各气缸上。

[0035] 在排气岐管12的下游侧配设有由金属材料制成的第1排气管15和第2排气管16。第1排气管15的上游端连接到排气岐管12上。在第1排气管15和第2排气管16之间，配设有同样由金属材料制成的筒状的壳体18。壳体18的上游侧端连接到第1排气管
15的下游侧端，壳体18的下游侧端连接到第2排气管16的上游侧端。其结果是，第1排气管15、壳体18以及第2排气管16的内部相互连通，废气在其中流动。

[0036] 壳体18的中央部的直径比排气管15、16的直径大，壳体18在排气管15、16的中途提供具有较大的内部空间的过滤器室。在该壳体18内容纳有蜂窝式过滤器21。在蜂窝式过滤器21的外周面与壳体18的内周面之间配设有与蜂窝式过滤器21分体构成的隔热材料19。在壳体18内，在比蜂窝式过滤器21更靠上游，容纳有催化剂载体71。在催化剂载体71中担载有现有公知的氧化催化剂。废气在催化剂载体71的内部被氧化处理。该氧化热被传导至蜂窝式过滤器21的内部，在蜂窝式过滤器21内部的PM燃烧而除去。在本说明书中，有时将燃烧并除去PM称为“PM的除去”或“蜂窝式过滤器的再生”。

[0037] 以下，对本发明的第1实施方式的蜂窝式过滤器21进行说明。

[0038] 图2所示的蜂窝式过滤器21具有由形成柱状的多个(在本实施方式中为16个)蜂窝部件22构成的蜂窝结构体23。各蜂窝部件22具有多个小室28，若干个小室28被密封体30密封。各蜂窝部件22例如可以是四棱柱那样的多棱柱状。

[0039] 对蜂窝式过滤器21的制造进行说明。首先，通过挤压成形，形成与蜂窝部件22成为相同形状的蜂窝成形体、即未烧制的蜂窝结构体。利用接合材料24对多个蜂窝成形体进行捆束，形成集合体。在该集合体的预定部位填充后述的密封体膏，得到过滤器成形体。在预定条件下，烧制该过滤器成形体。对烧制后的过滤器成形体进行切削，将其截面修整为圆形。这样，可得到蜂窝式过滤器21。在图2的示例中，通过切削周面，若干个隔壁27局部缺口，若干个小室28露出于周面。在形成涂敷层41时，露出的小室27被涂敷层41的材料填充。在本说明书中使用的用语“截面”，意味着与蜂窝式过滤器21的轴线Q垂直的截面(参照图1)。接合材料24含有无机粘合剂、有机粘合剂、无机纤维等。

[0040] 如图3所示，蜂窝部件22具有外周壁26以及配置在该外周壁26的内侧的隔壁27，该蜂窝部件22的截面形状形成为正方形。作为形成该蜂窝部件22的外周壁26和隔壁
27的材料，即形成蜂窝结构体23的主要材料(主成分)，可列举出多孔质陶瓷。所谓“主成分”，是指在形成蜂窝结构体23的所有成分中包含50质量％以上的成分。

[0041] 作为这种多孔质陶瓷，例如，可列举出堇青石(Cordierite)、磷酸锆、钛酸铝、碳化硅以及金属硅-碳化硅复合体等热膨胀率低的陶瓷。它们可以单独使用，也可以将2种以上组合起来使用。在它们之中，从既具有优异的耐热性又具有高熔点这一观点出发，优选采用碳化硅、金属硅-碳化硅复合体、磷酸锆以及钛酸铝中的任何一种。

[0042] 在形成蜂窝结构体23的材料中，含有由Al元素、Fe元素、B元素、Si元素以及游离碳构成的杂质。一般在形成蜂窝结构体23的材料中，上述杂质元素合计包含0.3质量％左右。Al元素、Fe元素、B元素、Si元素以及游离碳具有这样的性质：其在烧制上述过滤器成形体的过程中容易液相化，通过附着在形成蜂窝结构体23的主成分粒子(例如碳化硅粒子)的表面上，或者埋入该粒子间的空隙中，从而提高蜂窝结构体23的耐热性和强度。

[0043] 此外，在本实施方式的隔壁27上，也可以担载铂族元素(例如Pt等)，或者由其它金属元素及其氧化物等构成的氧化催化剂。在将这样的氧化催化剂担载在隔壁27上的情况下，通过氧化催化剂的催化作用，可促进被隔壁27的表面和内部捕集的PM的燃烧。

[0044] 蜂窝部件22具有被隔壁27分隔开的多个小室28。如图4所示，各小室28沿着轴线Q从一方的端面(上游侧端面29A)延伸到另一方的端面(下游侧端面29B)，起着作为流体的废气的流路的作用。各小室28在端面29A和端面29B上具有开口。各小室28的一个开口被密封体30密封。从而，多个密封体30呈网纹状配置在各端面29A、29B。即，约半数的小室28在上游侧端面29A开口，剩余的大约半数的小室28在下游侧端面29B开口。

[0045] 作为形成密封体30的主要材料(主成分)，从确保与上述蜂窝结构体23同一特性(例如热膨胀率)这一观点出发，优选与蜂窝结构体23同样的多孔质陶瓷(堇青石、磷酸锆、钛酸铝、碳化硅以及金属硅-碳化硅复合体等)。所谓“主成分”，是指在形成密封体30的材料中包含50质量％以上的成分。

[0046] 在形成该密封体30的材料中，与上述蜂窝结构体23同样，含有由Al元素、Fe元素、B元素、Si元素以及游离碳构成的杂质。在形成本实施方式的密封体30的材料中，与上述蜂窝结构体23相比，含有更多的杂质。即，在形成密封体30的材料中的杂质元素的合计含量超过0.35质量％，优选是1.5质量％以下。

[0047] 在该杂质的含量是0.35质量％以下的情况下，不能充分确保密封体30的耐热性和强度的可能性很高。即，因在密封体30与隔壁27的边界部分产生的应力，或者在通过废气加热使PM燃烧时可能产生的密封体30的过度热膨胀等，在该密封体30中容易产生裂纹。另一方面，在上述杂质的含量超过1.5质量％的情况下，有可能因密封体30中的热膨胀差而容易产生裂纹。或者，杂质作为烧结辅助剂而起作用，有可能过度进行烧结而使密封体30的强度降低。

[0048] 如图5所示，在密封体30的里侧的表面33上，在与小室28的中心轴线X对应的中央位置设置有凸部31。凸部31具有如下功能：使密封体30的热膨胀集中到中央位置，减小在密封体30中比凸部31更靠外侧的位置的热膨胀。该凸部31使与小室28的中心轴线X对应的密封体30的中央部分朝向小室28的开口、即密封体30的相反侧突出。密封体30具有：位于小室28的外方侧的平坦的第1端面32；和位于小室28的内方侧的第2端面
33，从第1端面32到第2端面33的长度L随着从密封体30的外周位置朝向中央而连续地变化，在与小室28的中心轴线X正交的方向Y上不均等。更详细地讲，密封体30形成为，上述长度L随着从外周侧朝向中央部分而逐渐变大。

[0049] 如图6所示，在凸部31的外周侧，凸部31的外表面与隔壁27所成的接触角θ是91°～179°，优选是91°～135°。在接触角θ小于91°的情况下，例如，如图7(d)所示，由于密封体30的外周侧作为切口K而起作用，所以在发生上述热冲击时，相对于隔壁27与密封体30的边界的应力集中就变得显著。其结果是，沿密封体30的外周侧的表面边界产生裂纹，或者密封体30容易剥离。另一方面，在接触角θ超过179°的情况下，几乎不会产生凸部31，其结果是，在密封体30的外周侧就容易产生裂纹。

[0050] 从第1端面32到第2端面33的长度L的最大值L1与最小值L2的差是隔壁27的厚度T的15倍以下，优选是10倍以下。在该差超过15倍的情况下，密封体30的第2端面33的表面形状为缺陷尺寸，不能忽视。其结果是，当在蜂窝式过滤器21的内部产生上述热冲击时，此时的应力就容易集中在凸部31与隔壁27的边界部分，在凸部31的外周侧就容易产生裂纹。

[0051] 如图2所示，在蜂窝结构体23的外周的整个面上设置有涂敷层41。该涂敷层41为了抑制蜂窝式过滤器21在壳体18内的位置偏移而设置。涂敷层41含有无机粒子、无机纤维、无机粘合剂、有机粘合剂。作为在涂敷层41中含有的无机粒子，可列举出：碳化硅、氮化硅、堇青石、氧化铝、莫来石、氧化锆、磷酸锆、钛酸铝、二氧化钛、以及从由它们的组合构成的组中选出的陶瓷、铁-铬-铝系金属、镍系金属、金属硅-碳化硅复合材料等。作为无机纤维，可列举出：氧化硅-氧化铝陶瓷纤维、莫来石纤维、氧化硅纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维等。此外，作为无机粘合剂，可列举出氧化铝溶胶、硅溶胶、二氧化钛溶胶等，作为有机粘合剂，可列举出羧甲基纤维素、聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素等亲水性有机高分子。

[0052] 接着，对本第1实施方式的蜂窝式过滤器21的制造方法进行说明。此处，首先，对与蜂窝部件22形成同一形状的蜂窝成形体的制造方法进行说明。通过对含有多孔质陶瓷粉末(例如，α型碳化硅粉末和β型碳化硅粉末)、铝、硼、铁、碳等的辅助剂、有机粘合剂(例如甲基纤维素)以及水的原料膏进行挤压成形而得到蜂窝成形体。顺便说一下，如果此处所用的多孔质陶瓷粉末中含有期望量的杂质元素(Al元素、Fe元素、B元素、Si元素以及游离碳)的话，则不需要添加上述各成分作为辅助剂。在多孔质陶瓷粉末中期望量的杂质元素不足的情况下，也可以根据需要追加不足部分的杂质元素。所谓“原料膏”，意味着本说明书中的“形成蜂窝结构体23的材料”。进而，通过用接合剂膏对这里得到的多个蜂窝成形体进行捆束，可得到集合体S。

[0053] 继而，在集合体S中的预定的小室28的开口端部配设密封体30。此时，在本实施方式中，使用图8所示的封口装置或密封体形成装置51。首先，在设置于封口装置51内的2个排出槽52内填充含有如下成分等的密封体膏P：多孔质陶瓷粉末(例如，α型碳化硅粉末和β型碳化硅粉末)；铝、硼、铁、碳等辅助剂；润滑剂(例如，聚氧乙烯单丁基醚)；溶剂(例如，二乙二醇单2-乙基己基醚)；分散剂(例如，磷酸酯系化合物)；粘合剂(例如，用OX-20(特殊油性活力剂)溶解甲基丙烯酸正丁酯后的粘合剂)等，然后，在排出槽52之间配设上述集合体S。顺便说一下，在密封体膏P中的铝、硼、铁、碳等辅助剂的添加量比上述蜂窝部件22的原料膏中的多。如果在多孔质陶瓷粉末中含有期望量的杂质元素(Al元素、Fe元素、B元素、Si元素以及游离碳)的话，则不需要添加上述各成分作为辅助剂。在多孔质陶瓷粉末中期望量的杂质元素不足的情况下，也可以根据需要追加不足部分的杂质元素。此外，上述所谓“密封体膏”，意味着本说明书中的“形成密封体30的材料”。

[0054] 接着，使在排出槽52的内壁形成格子状的掩模(mask)53与预定的小室28A的开口端部抵接，同时，使掩模53的开口部54与除了预定的小室28A外的剩余的小室28B的开口端部面对。此时，剩余的小室28B与排出槽52的内部连通。在该状态下，通过使用单体泵(mono pump，省略图示)向各排出槽52的内部施加预定的压力，从而使密封体膏P从掩模53的开口部54排出，将密封体膏P填充在小室28B的开口端部中。此时，通过调整密封体膏P的粘度，可使得到的密封体30(凸部31)的形状适当变化。

[0055] 接着，将在集合体S的预定部位填充有该密封体膏的过滤器成形体在预定条件下干燥、脱脂和烧制后，将其截面切削加工成圆形，由此得到期望的蜂窝式过滤器21。

[0056] 也可以在将集合体S切削加工为预定形状之后，将密封体配设在集合体S中。

[0057] 对将密封体配设在集合体S中来制造蜂窝式过滤器21的示例进行了说明，但密封体膏的填充也可以在完成集合体S之前进行。例如，也可以在未干燥的蜂窝成形体的预定部位填充密封体膏并进行干燥、脱脂和烧制，形成蜂窝结构体23。然后，通过接合剂膏对多个蜂窝结构体23进行捆束，形成集合体S，将集合体S切削加工为预定形状，来制造蜂窝式过滤器21。

[0058] 在烧制过滤器成形体的情况下，在该成形体中含有的上述杂质元素(Al元素、Fe元素、B元素、Si元素以及游离碳)在形成过滤器成形体的主成分粒子(例如碳化硅粒子)之间容易液相化，使该粒子之间结合起来。进而，在各粒子间存在的微小的空隙，或在烧制过滤器成形体的过程中伴随在该成形体的内部产生的热应力而形成的新的空隙，也有可能被液相化后的杂质元素填埋。其结果是，可以得到确保了耐热性和强度的蜂窝式过滤器21。

[0059] 由于在形成密封体30的材料中的上述杂质元素的合计含量比形成蜂窝结构体23(隔壁27)的材料多，所以与蜂窝结构体23(隔壁27)相比，容易确保密封体30的耐热性和强度。因此，在使用本实施方式的蜂窝式过滤器21进行废气净化的情况下，在PM燃烧时的热冲击时的应力集中到密封体30与隔壁27的边界上的情况下，以及在密封体30过度热膨胀的情况下，都可以尽可能地抑制在密封体30中产生裂纹、特别是沿边界部分的裂纹。

[0060] 在密封体30过度热膨胀的情况下，这样的热膨胀主要集中在凸部31上。由此，在密封体30与隔壁27的边界附近，热膨胀减小。进而，可以适当地抑制在密封体30的外周侧沿上述边界部分产生裂纹以及密封体30的剥离。其结果是，在密封体30与隔壁27的边界部分不会产生间隙，可以解除没有充分净化的废气被排出这一不良状况，该废气的净化效率不会降低。即，可以长期地保持作为密封体30的功能。

[0061] 下面，对由第1实施方式发挥的效果进行记述。

[0062] (1)由于在形成密封体30的材料中含有比蜂窝结构体23多的杂质元素，所以与蜂窝结构体23相比，在密封体30中可以充分发挥上述杂质元素的作用效果。从而，形成密封体30的粒子之间通过液相化后的杂质元素牢固地接合起来。并且，由此可充分地实现密封体30的耐热性和强度的提高。其结果是，在PM燃烧时的热冲击时的应力集中到密封体30与隔壁27的边界上的情况下，以及在密封体30过度热膨胀的情况下，都可以抑制在密封体30中产生裂纹。

[0063] (2)在密封体30的中央部分设置有凸部31。因此，在密封体30过度热膨胀的情况下，这样的热膨胀主要集中在凸部31上。由此，在密封体30的外周侧，热膨胀减小。进而，可适当地抑制在密封体30的外周侧沿上述边界部分产生裂纹以及密封体30的剥离。

[0064] (3)通过使凸部31的外周侧外表面与隔壁27所成的接触角θ为91°～179°，从而既可以减小在密封体30与隔壁27的边界附近产生的热膨胀，又可以使这样的热膨胀集中在密封体30的中央部分。即，与密封体30的外周侧相比，容易抑制裂纹的发生和成长，能够使上述热膨胀集中在密封体30的中央部分。由此，可以适当地抑制在密封体30自身中产生裂纹，从而能够最佳地维持作为密封体30的功能。

[0065] (4)在密封体30中，从第1端面32到第2端面33的长度L的最大值L1与最小值L2的差是隔壁27的厚度T的15倍以下，优选是10倍以下。因此，当在蜂窝式过滤器21的内部产生上述热冲击时，此时的应力就不会集中到凸部31与隔壁27的边界部分，可以适当地抑制在凸部31中产生裂纹。

[0066] (5)蜂窝结构体23利用从由堇青石、磷酸锆、钛酸铝、碳化硅以及金属硅-碳化硅复合体构成的组中选出的至少一种材料形成。即，蜂窝结构体23由热膨胀率低的多孔质陶瓷形成。因此，可以得到耐热冲击性优异的蜂窝式过滤器21。

[0067] (6)优选在隔壁27上担载有氧化催化剂。在此情况下，被隔壁27的表面和内部捕集的PM可以通过该氧化催化剂的作用容易地燃烧和除去。

[0068] (7)蜂窝结构体23通过接合材料24将多个蜂窝部件22捆束而形成。因此，在蜂窝结构体23中，与由一个蜂窝部件22形成的其它蜂窝结构体相比，例如可以使因PM的燃烧而产生的热冲击在各部件间减小。从而，可以有效地抑制在蜂窝结构体23中产生裂纹。

[0069] (8)由于在蜂窝结构体23的外周设置有涂敷层41，所以可以容易地抑制蜂窝式过滤器21在壳体18内的位置偏移。

[0070] 接着，对本发明的第2实施方式的蜂窝式过滤器21进行说明。第2实施方式的蜂窝式过滤器21仅在密封体30的形状上与第1实施方式不同。下面对该不同之处进行说明。

[0071] 如图9和图10所示，第2实施方式的密封体30的里侧的表面33在与小室28的中心轴线X对应的中央位置上具有凹部61。该凹部61具有如下功能：其使由上述热冲击引起的应力集中到密封体30的中央位置，使集中到密封体30中比凹部61更靠外侧位置的应力缓和。密封体30具有与小室28的开口邻接的平坦的第1端面32以及位于第1端面32的相反侧的第2端面33，从第1端面32到第2端面33的长度L随着从密封体30的外周位置朝向中央而连续地变化，在与小室28的中心轴线X正交的方向Y上不均等，更详细地讲，密封体30形成为，上述长度L随着从外周侧朝向中央部分而逐渐变小。

[0072] 如图11所示，在凹部61的外周侧，凹部61的内表面与隔壁27所成的接触角θ是1°～50°，优选是1°～45°，更优选是1°～30°。在接触角θ小于1°的情况下，由于密封体30与隔壁27的接触长度实质上变长，因此，隔壁27的表面积减小，PM的捕集效率有可能降低。此外，密封体30的外周侧的厚度变薄，容易剥离。另一方面，在接触角θ超过50°的情况下，几乎不能发挥凹部61的作用效果，当在蜂窝式过滤器21的内部产生上述热冲击时，相对于隔壁27与密封体30的边界的应力集中就变得显著，在密封体30的外周侧，沿上述边界部分就容易产生裂纹。

[0073] 此外，从第1端面32到第2端面33的长度L的最大值L1与最小值L2的差是隔壁27的厚度T的15倍以下，优选是10倍以下。在该差超过15倍的情况下，密封体30的第2端面33的表面形状为缺陷尺寸，不能忽视。其结果是，在进行废气净化的过程中，在凹部61内容易堆积过剩的PM。假定在这样的PM没有燃烧而未烧尽的情况下，局部的PM产生自燃，伴随此时的热冲击，在密封体30的中央部分有可能产生大的裂纹。

[0074] 接着，对第2实施方式的蜂窝式过滤器21的制造方法与第1实施方式的不同之处进行说明。

[0075] 如图13所示，首先，分别利用树脂制掩模53将由多个蜂窝成形体捆束形成的集合体S的预定的小室28A中的一端侧(上游侧)的开口端部、以及除了该预定的小室28A之外的剩余的小室28B中的另一端侧(下游侧)的开口端部闭塞起来，使集合体S的一端部浸渍在密封体膏P中。于是，密封体膏P流入小室28B的内部，堵塞小室28B的开口。此时，通过调整密封体膏P的粘度，就可以使得到的密封体30(凹部61)的形状适当变化。继而，使集合体S的另一端部同样地浸渍在密封体膏P中。进而，将在预定部位填充有该密封体膏P的过滤器成形体在预定条件下进行干燥、脱脂和烧制，然后，将其截面切削加工为圆形，由此可得到期望的蜂窝式过滤器21。

[0076] 于是，在使用第2实施方式的蜂窝式过滤器21进行废气净化的情况下，在蜂窝式过滤器21内部产生热冲击时的应力在密封体30中，集中到上述凹部61(中央部分)。由此，在密封体30的外周侧，这样的应力减小。进而，可以适当地抑制在密封体30的外周侧沿上述边界部分产生裂纹以及密封体30的剥离。其结果是，在密封体30与隔壁27的边界部分不会产生间隙，可以解除没有充分净化的废气被排出这一不良状况，从而该废气的净化效率不会降低。即，可以长期地保持作为密封体30的功能。

[0077] 此外，通过使凹部61的外周侧内表面与隔壁27所成的接触角θ为1°～50°，从而既可以减小在密封体30与隔壁27的边界部分产生的应力，又可以使其集中在密封体30的中央部分。即，与密封体30的外周侧相比，容易抑制裂纹的产生和成长，能够使上述应力集中在密封体30的中央部分。从而，可以适当地抑制在密封体30自身中产生裂纹，能够最佳地维持作为密封体30的功能。

[0078] 各实施方式也可以进行如下变更和具体化。

[0079] ·蜂窝式过滤器21不限于由利用接合剂膏捆束起来的多个蜂窝结构体23构成的集合型蜂窝结构体，也可以由一个蜂窝结构体23构成而不使用接合剂膏，或者是没有接合层的单体式蜂窝结构体。在集合型蜂窝结构体的情况下，各蜂窝结构体最好利用由碳化硅或者金属硅-碳化硅复合体制成的材料形成。单体式蜂窝结构体最好利用由堇青石、磷酸锆或者钛酸铝制成的材料形成。

[0080] ·在第1实施方式中，如果接触角θ在上述预定范围内(91°～179°)，则如图7的(a)、(b)所示，也可以对密封体30的凸部31的形状适当进行变更。

[0081] ·在第1实施方式中，如果可以减轻密封体膏的粘度调整的麻烦，则也可以采用接触角θ在上述预定范围以外(90°以下)的密封体30。例如，如图7的(c)所示，也可采用接触角θ是90°的密封体30。在此情况下，密封体30的第2端面33的外周侧形成为平坦状。此外，例如，如图7的(d)所示，也可采用接触角θ是小于90°的密封体30。

[0082] ·在第2实施方式中，如果接触角θ在上述预定范围内(1°～50°)，则如图12的(a)所示，也可以对密封体30的凹部61的形状适当进行变更。

[0083] ·在第2实施方式中，如果可以减轻密封体膏的粘度调整的麻烦，则如图12的(b)～(d)所示，也可以采用接触角θ在上述预定范围以外(超过50°)的密封体30。顺便说一下，图12的(b)表示接触角θ是超过50°到小于90°的密封体30，图12的(c)表示接触角θ是90°的密封体30。此外，图12的(d)表示接触角θ超过90°的密封体30。

[0084] 如果可以减轻密封体膏的粘度调整的麻烦，则也可以省略第1实施方式中的凸部31、第2实施方式中的凹部61。在此情况下，密封体30的第2端面33遍及整个面形成为平坦状。

[0085] ·在各实施方式中，也可以省略涂敷层41。

[0086] ·在各实施方式中，采用使多个蜂窝部件22捆束形成的蜂窝式过滤器21，但也可以利用一个蜂窝部件形成蜂窝式过滤器21。在此情况下，由于可省略利用接合材料24捆束多个蜂窝部件22的作业，因此可以实现制造的简化。

[0087] ·在各实施方式中，采用截面形状呈现圆形的蜂窝式过滤器21，但该截面形状并不仅限于此。即，例如也可以采用截面形状呈现椭圆形状、大致三角形状、或者正六边形、正八边形等多边形形状的蜂窝式过滤器。

[0088] ·在各实施方式中，通过废气的热量进行PM的燃烧和除去，但也可以采用这样的结构：通过设置在废气净化装置10内部的加热器或燃烧器等加热装置进行PM的燃烧和除去。

[0089] 实施例

[0090] 下面，对本发明的试验例和比较例进行说明。

[0091] <蜂窝式过滤器的制造>

[0092] 首先，将平均粒径10μm的α型碳化硅粉末7000重量份和平均粒径0.5μm的α型碳化硅粉末3000重量份进行湿式混合，对得到的混合物10000重量份添加有机粘合剂(甲基纤维素)570重量份以及水1770重量份，进行搅拌从而得到混合组合物。在该混合组合物中添加增塑剂(日本油脂公司制，Unilube((ユニル一ブ)注册商标))330重量份和润滑剂(甘油)150重量份，进一步搅拌后进行挤压成形，制成图3所示的棱柱状的预成形体。

[0093] 接着，使用微波干燥机等对预成形体进行干燥，得到陶瓷干燥体。将密封体膏填充到预定的小室的开口中。用干燥机使其干燥后，在400℃对陶瓷干燥体进行脱脂，在常压、2200℃、氩气气氛下进行3小时的烧制，制造出带密封体30的由碳化硅烧结体构成的蜂窝部件22(图3)。该蜂窝部件22的尺寸为34.3mm×34.3mm×150mm(H×W×L)，气孔率为42％，平均气孔直径为11μm，小室密度为240小室/平方英寸(cpsi)，小室隔壁厚度为0.3mm。

[0094] 另外，调整耐热性的接合材料膏。该接合材料膏的组成是：平均纤维长20μm、平均纤维直径6μm的氧化铝纤维30重量％，平均粒径0.6μm的碳化硅粒子21重量％，硅溶胶15重量％，羧甲基纤维素5.6重量％，以及水28.4重量％。接合材料膏的粘度是30Pa·s(室温)。

[0095] 利用接合材料膏将4个×4个的四棱柱状的多孔质蜂窝部件22层叠起来，在100℃干燥1小时，使接合材料膏硬化，从而可以得到通过厚度1mm的接合材料24一体化后的集合体S。利用金刚石刀具对集合体S的外周进行切削加工，将涂敷层膏涂敷在其外周部，形成厚度1.0mm的涂敷层膏层。在120℃对涂敷层进行干燥，制造成直径140mm、长度150mm的圆柱形状的蜂窝式过滤器21。涂敷层膏使用对组合物搅拌后得到的涂敷层膏，所述组合物由下列成分构成：作为无机纤维的由硅酸铝构成的陶瓷纤维(渣球含有率3％，平均纤维长100μm)23.3重量％；作为无机粒子的碳化硅粉末(平均粒径0.3μm)30.2重量％；作为无机粘合剂的硅溶胶(溶胶中的SiO2的含有率为30重量％)7重量％；作为有机粘合剂的羧甲基纤维素0.5重量％；以及水39重量％。

[0096] 此处，在将形成蜂窝结构体23的材料中的杂质的合计含量维持恒定的同时，使形成密封体30的材料中的杂质的合计含量变化，制造出表1的A～G的蜂窝式过滤器21。在表1中，示出形成蜂窝结构体23和密封体30的材料中的杂质的合计含量。各元素的含量通过荧光X射线分析而测定。表1中的数值的单位是质量％。

[0097] 形成密封体30的材料与形成上述预成形体的材料具有同一组成，通过使材料的配合比变化，或者添加含有Al元素、Fe元素、B元素、Si元素以及游离碳的物质(辅助剂)进行调制，使材料中的杂质的合计含量成为表1中的值。

[0098] 在填充到小室28中的密封体30的里侧的表面结构中，存在具有中央凸部31(图5、7)和具有中央凹部61(图10、12)这两种类型。如果使用图8的封口装置51，则可以形成具有中央凸部31的密封体30。如果利用图13所示的浸渍法，则可以形成具有中央凹部
61的密封体30。

[0099] [表1]

[0100]杂质元 蜂窝结构体中的杂 密封体的类别和密封体中的杂质元素量(质量％)
素 质元素量(质量％)
A B C D E F G
Al 0.08 0.08 0.08 0.11 0.11 0.08 0.08 0.11
Fe 0.17 0.17 0.27 0.20 0.20 0.27 0.27 0.20
B 0.01 0.01 0.01 0.18 0.18 0.06 0.18 0.18
Si 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
游离碳 0.06 0.06 0.06 0.00 0.10 0.25 0.35 0.50
合计 0.32 0.32 0.42 0.50 0.60 0.67 0.89 1.00

[0101] <蜂窝式过滤器的评价试验>

[0102] [评价1]

[0103] (试验例1～30和比较例1～5)

[0104] 在制造出具有表2所示的蜂窝结构体23和密封体30的蜂窝式过滤器21之后，关于各例的蜂窝式过滤器21，对形成蜂窝结构体23和密封体30的材料中的杂质含量与“密封体的耐久性”的相关关系进行下述所示的评价。将其结果表示在表2中。在中央部分具有凸部31的密封体30中，关于这样的凸部31对“密封体的耐久性”的影响也进行了评价。

[0105] (密封体的耐久性)

[0106] 将各例的蜂窝式过滤器21设置在废气净化装置10中，使发动机以转速3000min-1、-1转矩50Nm运转预定时间，进行废气净化试验，捕集PM。接着，使发动机以转速4000min 成为全负荷状态，当蜂窝式过滤器21的温度在700℃附近成为恒定时，使发动机变更为转速-1
1050min 、转矩30Nm，强制地使PM燃烧。上述PM捕集量每增加0.1g/L，就重复进行该操作。进而，求出在密封体30与隔壁27的边界部分、即密封体30的外周侧不产生裂纹的范围内的PM的最大捕集量。在该耐久性试验中，PM的最大捕集量的值越大，就越不易产生裂纹，意味着密封体30的耐久性越优异。

[0107] [表2]

[0108]杂质的合计含量(质量％) 凸部的 接触角 PM的最
有无 θ(°) 大捕集量
蜂窝结构体密封体 密封体的种 (g/L)
类
试验例1 0.32 0.42 B 无 90 6.0
试验例2 0.32 0.42 B 有 90 6.3
试验例3 0.32 0.42 B 有 91 7.5
试验例4 0.32 0.42 B 有 135 8.0
试验例5 0.32 0.42 B 有 179 7.5
试验例6 0.32 0.50 C 无 90 6.1
试验例7 0.32 0.50 C 有 90 6.4
试验例8 0.32 0.50 C 有 91 7.6
试验例9 0.32 0.50 C 有 135 8.2
试验例10 0.32 0.50 C 有 179 7.6
试验例11 0.32 0.60 D 无 90 6.2
试验例12 0.32 0.60 D 有 90 6.5
杂质的合计含量(质量％) 凸部的 接触角 PM的最
有无 θ(°) 大捕集量
蜂窝结构体密封体 密封体的种 (g/L)
类
试验例13 0.32 0.60 D 有 91 7.7
试验例14 0.32 0.60 D 有 135 8.3
试验例15 0.32 0.60 D 有 179 7.5
试验例16 0.32 0.67 E 无 90 6.3
试验例17 0.32 0.67 E 有 90 6.6
试验例18 0.32 0.67 E 有 91 7.8
试验例19 0.32 0.67 E 有 135 8.4
试验例20 0.32 0.67 E 有 179 7.6
试验例21 0.32 0.89 F 无 90 6.4
试验例22 0.32 0.89 F 有 90 6.7

[0109]试验例23 0.32 0.89 F 有 91 7.9
试验例24 0.32 0.89 F 有 135 8.6
试验例25 0.32 0.89 F 有 179 7.7
试验例26 0.32 1.00 G 无 90 6.5
试验例27 0.32 1.00 G 有 90 6.8
试验例28 0.32 1.00 G 有 91 8.0
试验例29 0.32 1.00 G 有 135 8.7
试验例30 0.32 1.00 G 有 179 7.8
比较例1 0.32 0.32 A 无 90 5.5
试验例23 0.32 0.89 F 有 91 7.9
比较例2 0.32 0.32 A 有 90 5.5
比较例3 0.32 0.32 A 有 91 5.5
比较例4 0.32 0.32 A 有 135 5.5
比较例5 0.32 0.32 A 有 179 5.5

[0110] “接触角测定”：利用光学显微镜对密封体30的截面进行摄影，根据此时的照片计算出接触角θ。所谓截面是指与小室28的中心轴线X平行的截面。

[0111] 如表2所示，在试验例1～30中，与比较例1～5相比，可确认到密封体30的耐久性提高。可以认为，这是由于在各试验例的蜂窝式过滤器21的密封体30中，与蜂窝结构体23相比，杂质的合计含量更多，因此可以充分地确保密封体30的耐热性和强度的缘故。这样，就如密封体30中的杂质的合计含量较多的示例(试验例26～30)那样，密封体30的耐热性和强度显著提高。

[0112] 此外，在将试验例2～5与试验例1进行比较的情况下，在试验例2～5中，相对于试验例1，密封体30的耐久性显著提高。可以考虑到，这是由有助于缓和在密封体30的外周侧的热膨胀的凸部31的有无引起的。进而，例如，如从试验例13和14所明确的那样，当接触角θ是91°～135°的情况下，密封体30的耐久性显著提高。这意味着当接触角θ是91°～135°的情况下，在密封体30与隔壁27的边界部分产生的热膨胀特别容易减轻。

[0113] [评价2]

[0114] (试验例31～66和比较例6～11)

[0115] 在制造出具有表3所示的蜂窝结构体23和密封体30的蜂窝式过滤器21之后，关于各例的蜂窝式过滤器21，对形成蜂窝结构体23和密封体30的材料中的杂质含量与“密封体的耐久性”的相关关系进行评价。即，对各例的蜂窝式过滤器21，进行了关于上述所示的“密封体的耐久性”的评价。将其结果表示在表3中。在中央部分具有凹部61的密封体30中，关于这样的凹部61对“密封体的耐久性”的影响也进行了评价。

[0116] [表3]

[0117]杂质的合计含量(质量％) 凹部的 接触角 PM的最
有无 θ(°) 大捕集量
蜂窝结构体密封体 密封体的 (g/L)
种类
试验例31 0.32 0.42 B 无 90 6.0
试验例32 0.32 0.42 B 有 0.5 6.3
杂质的合计含量(质量％) 凹部的 接触角 PM的最
有无 θ(°) 大捕集量
蜂窝结构体密封体 密封体的 (g/L)
种类
试验例33 0.32 0.42 B 有 1 7.5
试验例34 0.32 0.42 B 有 30 8.0
试验例35 0.32 0.42 B 有 45 7.5
试验例36 0.32 0.42 B 有 50 6.5
试验例37 0.32 0.50 C 无 90 6.1
试验例38 0.32 0.50 C 有 0.5 6.4
试验例39 0.32 0.50 C 有 1 7.6
试验例40 0.32 0.50 C 有 30 8.2
试验例41 0.32 0.50 C 有 45 7.6
试验例42 0.32 0.50 C 有 50 6.5
试验例43 0.32 0.60 D 无 90 6.2
试验例44 0.32 0.60 D 有 0.5 6.5
试验例45 0.32 0.60 D 有 1 7.7
试验例46 0.32 0.60 D 有 30 8.3
试验例47 0.32 0.60 D 有 45 7.5
试验例48 0.32 0.60 D 有 50 6.6
试验例49 0.32 0.67 E 无 90 6.3
试验例50 0.32 0.67 E 有 0.5 6.6
杂质的合计含量(质量％) 凹部的 接触角 PM的最
有无 θ(°) 大捕集量
蜂窝结构体密封体 密封体的 (g/L)
种类
试验例51 0.32 0.67 E 有 1 7.8
试验例52 0.32 0.67 E 有 30 8.4
试验例53 0.32 0.67 E 有 45 7.6
试验例54 0.32 0.67 E 有 50 6.7
试验例55 0.32 0.89 F 无 90 6.4
试验例56 0.32 0.89 F 有 0.5 6.7
试验例57 0.32 0.89 F 有 1 7.9
试验例58 0.32 0.89 F 有 30 8.6
试验例59 0.32 0.89 F 有 45 7.7
试验例60 0.32 0.89 F 有 50 6.9
试验例61 0.32 1.00 G 无 90 6.5
试验例62 0.32 1.00 G 有 0.5 6.8

[0118]试验例63 0.32 1.00 G 有 1 8.0
试验例64 0.32 1.00 G 有 30 8.7
试验例65 0.32 1.00 G 有 45 7.8
试验例66 0.32 1.00 G 有 50 7.0
比较例6 0.32 0.32 A 无 90 5.5
比较例7 0.32 0.32 A 有 0.5 5.5
比较例8 0.32 0.32 A 有 1 5.5
试验例63 0.32 1.00 G 有 1 8.0
比较例9 0.32 0.32 A 有 30 5.5
比较例10 0.32 0.32 A 有 45 5.5
比较例11 0.32 0.32 A 有 50 5.5

[0119] 如表3所示，在试验例31～66中，与比较例6～11相比，可以确认到密封体30的耐久性提高。可以认为，这是由于在各试验例的蜂窝式过滤器21的密封体30中，与蜂窝结构体23相比，杂质的合计含量更多，所以可以充分确保密封体30的耐热性和强度的缘故。这样，就如密封体30中的杂质的合计含量较多的示例(试验例61～66)那样，密封体30的耐热性和强度显著提高。

[0120] 此外，在将试验例32～36与试验例31进行比较的情况下，在试验例32～36中，相对于试验例31，密封体30的耐久性显著提高。可以考虑到，这是由有助于缓和密封体30的伴随热冲击的应力的凹部61引起的。进而，例如，如从试验例45和46所明确的那样，当接触角θ是1°～30°的情况下，密封体30的耐久性显著提高。这就意味着在接触角θ是1°～30°的情况下，在密封体30与隔壁27的边界部分产生的应力特别容易减轻。